(57)【要約】【課題】構成が簡易で小型であり、設置コストが廉価で、一般家庭にも容易に取付けることのできる水力発電装置を提供する。【解決手段】建物や各種設備の給水管または排水管である水パイプＰに設置され、水パイプＰ内を流れる水を利用して発電する装置であって、水パイプＰ内に、略下半部を侵入位置させた格納ケース１０内に、軸１２を中心にして、水パイプＰ内を流れる水によって回転する水車羽根１３を所定間隔で複数設け、複数の水車羽根１３の先端部に、Ｎ極の磁石１４ａとＳ極の磁石１４ｂを交互に取付けた回転体１０と、格納ケース１０の略上半部に沿って、所定間隔毎に、回転する水車羽根１３の磁石１４が近接するように設けられ、かつ、それぞれがリード線１６で接続された複数の発電機２０と、発電機２０と送電線２１で接続された蓄電器３０と、で構成する。【選択図】図１
0003117512.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
建物や各種設備の給水管または排水管である水パイプに設置され、該水パイプ内を流れる水を利用して発電する装置であって、
前記水パイプ内に、略下半部を侵入位置させた格納ケース内に、前記水パイプの延びる方向に垂直な軸を中心にして、該水パイプ内を流れる水によって回転する水車羽根を所定間隔で複数設け、該複数の水車羽根の先端部に、Ｎ極の磁石とＳ極の磁石を交互に取付けてなる回転体と、
前記格納ケースの略上半部に沿って、所定間隔毎に、回転する前記水車羽根の磁石が近接するように設けられ、かつ、それぞれがリード線で接続された複数の発電機と、
前記発電機と送電線で接続された蓄電器と、からなる水力発電装置。
【請求項２】
前記回転体は、前記水パイプの所定箇所に介在させる接続パイプに、あらかじめ一体的に組付けられることを特徴とする請求項１に記載の水力発電装置。
【請求項３】
前記水車羽根の磁石と、前記発電機との間隙を１０ｍｍ以下に設定してなることを特徴とする請求項１または２に記載の水力発電装置。
【請求項４】
前記水車羽根の横断面形状を、水流を受ける側に凹部を有するＣ字形状またはくの字形状に設定してなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の水力発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水道管などのパイプ内を流れる水を利用して発電する小型の水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発電方法として、ダムにおける水の落差を利用した水力発電や、太陽光などを利用したソーラー発電などが存在する。また、石油や石炭を熱源としてタービンを回転させて発電する火力発電や、風力発電あるいは原子力発電なども存在する。
【０００３】
また、流体を利用して水車羽根を回転させ、それを発電装置と連動させるもの（例えば、特許文献１参照）や、流体エネルギーを回転エネルギーに変換し、それをさらに電気エネルギーに変換するもの（例えば、特許文献２参照）も創案されている。
【特許文献１】特開２００４−３４０１１１号公報
【特許文献２】特開２００５−４８６８１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水力発電やソーラー発電などは、設備が大掛かりで、かつ建設コストが嵩むため、一般家庭に導入するのは困難である。
【０００５】
また、特許文献１に記載の手段では開口面積を調節するための突起を必要とし、また、特許文献２では水を上方に導くためのポンプを必要とするなど、構成が複雑であるため、大型化してしまい、設置コストも嵩む。よって、これらも一般家庭に取付けるには問題がある。
【０００６】
そこで、本考案の目的とするところは、構成が簡易で小型であり、設置コストが廉価で、一般家庭にも容易に取付けることのできる水力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本考案の請求項１に記載の水力発電装置（１）は、建物や各種設備の給水管または排水管である水パイプ（Ｐ）に設置され、当該水パイプ（Ｐ）内を流れる水を利用して発電する装置であって、前記水パイプ（Ｐ）内に、略下半部を侵入位置させた格納ケース（１０）内に、前記水パイプ（Ｐ）の延びる方向に垂直な軸（１２）を中心にして、当該水パイプ（Ｐ）内を流れる水によって回転する水車羽根（１３）を所定間隔で複数設け、当該複数の水車羽根（１３）の先端部に、Ｎ極の磁石（１４ａ）とＳ極の磁石（１４ｂ）を交互に取付けてなる回転体（１０）と、前記格納ケース（１０）の略上半部に沿って、所定間隔毎に、回転する前記水車羽根（１３）の磁石（１４）が近接するように設けられ、かつ、それぞれがリード線（１６）で接続された複数の発電機（２０）と、前記発電機（２０）と送電線（２１）で接続された蓄電器（３０）と、からなる。
【０００８】
また、請求項２に記載の水力発電装置（１）は、前記回転体（１０）は、前記水パイプ（Ｐ）の所定箇所に介在させる接続パイプ（Ｃ）に、あらかじめ一体的に組付けられることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の水力発電装置（１）は、前記水車羽根（１３）の磁石（１４）と、前記発電機（２０）との間隙を１０ｍｍ以下に設定してなることを特徴とする。
【００１０】
またさらに、請求項４に記載の水力発電装置（１）は、前記水車羽根（１３）の断面形状を、水流（Ｗ）を受ける側に凹部（１３ａ）を有するＣ字形状またはくの字形状に設定してなることを特徴とする。
【００１１】
なお、カッコ内の記号は、図面および後述する考案の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の請求項１に記載の水力発電装置によれば、回転体と発電機と蓄電器とで構成するので、構成が簡易で小型なものとすることができる。
従って、設置コストも廉価となり、一般家庭にも容易に取付けることができる。
【００１３】
この水力発電装置は、水パイプ内に水道水などの水が流れることによって発電する。すなわち、水パイプ内に水が流れると、その水圧によって水車羽根が軸を中心として回転し、各水車羽根の先端部に設けた磁石が各発電機に近接して離れ、それを繰り返す。この磁石は、Ｎ極のものとＳ極のものが交互に設けられているので、各発電機において発電する。こうして発生した電気は、リード線および送電線を介して蓄電器に送られて、そこに蓄えられ、適宜、使用に供される。
【００１４】
また、請求項２に記載の考案によれば、請求項１に記載の考案の作用効果に加えて、回転体を、水パイプの所定箇所に介在させる接続パイプにあらかじめ一体的に組付けているので、一般家庭などの現場での設置が容易となる。すなわち、接続パイプにあらかじめ取付けた状態の水力発電装置を設置するにあたっては、現場で、水パイプの所定箇所を、接続パイプの長さ分だけ切除し、その切除した部分に接続パイプを接続するのみで、当該水力発電装置を取付けることができる。従って、取付けが極めて容易である。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の考案によれば、請求項１または２に記載の考案の作用効果に加えて、水車羽根の磁石と、発電機との間隙を１０ｍｍ以下に設定しているので、磁石の磁力を発電機に効果的に作用させることができる。従って、より効率的に発電することができる。
【００１６】
またさらに、請求項４に記載の考案によれば、請求項１乃至３に記載の考案の作用効果に加えて、水車羽根の断面形状を、水流を受ける側に凹部を有するＣ字形状またはくの字形状に設定しているので、例えば、平板状とした場合と比較して、水の抵抗を受け易い。従って、水流エネルギーを無駄にすることなく、水車羽根を良好に回転させることができ、効率的に発電することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２を参照して、本考案の実施形態に係る水力発電装置１について説明する。図１は、水力発電装置１を示す部分断面側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【００１８】
本考案の実施形態に係る水力発電装置１は、一般家庭の給水管である水パイプＰに設置され、その水パイプＰ内を流れる水を利用して発電する装置であり、回転体１０、発電機２０および蓄電器３０で構成される。なお、この水力発電装置１は、給水管のみでなく配水管にも設置することができる。
【００１９】
回転体１０は、水パイプＰ内に、その下半部を侵入位置させた円筒状の格納ケース１０内に、水パイプＰの延びる方向（図１の左右方向）に垂直（図１の紙面の表裏方向）な軸１２を中心にして、水パイプＰ内を流れる水（水道水）の水圧によって回転する水車羽根１３を等間隔で８枚取付け、それらの水車羽根１３の各先端部に、Ｎ極の磁石１４ａとＳ極の磁石１４ｂを交互に取付けて構成している。
本実施形態における水車羽根１３は、図２に示すように、水流Ｗを受ける側に凹部１３ａを形成して、その横断面形状をＣ字形状としている。なお、図３に示すような、くの字形状とすることもできる。
【００２０】
格納ケース１０は、断面円形状としている。また、水車羽根１３は、格納ケース１０に固定した軸１２に、ベアリング１５を介して取付けている。
【００２１】
発電機２０は、格納ケース１０のほぼ上半部に沿って、８個設けている。各発電機２０は、等間隔で配置され、回転する水車羽根１３の磁石１４が１０ｍｍ以内まで近接するように設けている。また、これらの発電機２０は、リード線１６で接続している。
【００２２】
蓄電器３０は、発電機２０と送電線２１で接続されており、これらの発電機２０で発電した電気を蓄える。
【００２３】
この水力発電装置１は、次のようにして作動する。水道水を使用するために水道の蛇口を開放すると、水パイプ（給水管）Ｐ内に水（水道水）が流れ、その水圧によって水車羽根１３が軸１２を中心として回転する。
これにより、各水車羽根１３の先端部に取付けた磁石１４が各発電機２０に近接して離れる状態を繰り返す。このとき、水車羽根１３に取付けた磁石１４は、Ｎ極のものとＳ極のものが交互に設けられているので、各発電機２０において発電する。そして、こうして発生した電気は、リード線１６および送電線２１を介して蓄電器３０に送られて、そこに蓄えられる。また、蓄電器３０に蓄えられた電気は、照明など、あらゆる電気器具の電力源として使用される。
【００２４】
本実施形態に係る水力発電装置１は、回転体１０と発電機２０と蓄電器３０とで構成しているので、構成が簡易でかつ小型なものとすることができる。従って、設置コストが廉価であり、一般家庭にも容易に取付けることができる。
【００２５】
なお、本実施形態に係る水力発電装置１は、現場において、水パイプＰの所定箇所の上壁部に開口部を形成し、その開口部に取付けることができるし、また、図４に示すように、水パイプＰの所定箇所に介在させる接続パイプＣに、あらかじめ一体的に組付けておくこともできる。
後者の場合は、水パイプＰの所定箇所を切断して、接続パイプＣを介在させる長さ分を切除し、その切除した部分に接続パイプＣをフランジＦを介して接続するなどして取付けることができる。従って、現場での設置が極めて容易である。
【００２６】
また、本実施形態では、水車羽根１３の磁石１４と、発電機２０との間隙を１０ｍｍ以下に設定しているので、磁石１４の磁力を発電機２０に効果的に作用させることができ、より効率的に発電することができる。
【００２７】
さらに、水車羽根１３の断面形状を、水流Ｗを受ける側に凹部を形成してＣ字形状に設定しているので、水の抵抗を受け易く、水流エネルギーを無駄にすることなく、水車羽根を回転させることができる。これにより、効率的な発電を行うことができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る水力発電装置１における水車羽根１３および発電機２０の数は限定されない。また、軸１２は固定しても良いし、回転するようにしても良い。さらに、磁石１４はネオジウムなどの強力磁石を使用することが好ましい。
【実施例】
【００２９】
本考案者らは、本考案の実施形態に係る水力発電装置１の発電能力を実験によって確認した。
この実験では、まず、発電機２０が１個で水車羽根１３を８枚備えた装置を使って、水圧０．３Ｍｐｓで行った。その結果、０．２Ａ、１２Ｖの発電能力を確認した。
【００３０】
また、発電機２０を８個、水車羽根１３を１８枚備えた装置を使って、水圧０．３Ｍｐｓのもとで行った。その結果、２０Ａ、３６Ｖ、７２０Ｗの発電能力を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案の実施形態に係る水力発電装置を示す部分断面側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】本考案の実施形態に係る水力発電装置における水車羽根の他の実施形態を示すもので、図１のＡ−Ａ線拡大断面図に相当する図である。
【図４】本考案の他の実施形態に係る水力発電装置を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      水力発電装置
１０      回転体
１１      格納ケース
１２      軸
１３      水車羽根
１３ａ    凹部
１４      磁石
１４ａ    Ｎ極の磁石
１４ｂ    Ｓ極の磁石
１５      ベアリング
１６      リード線
２０      発電機
２１      送電線
３０      蓄電器
Ｂ      ボルト・ナット
Ｃ      接続パイプ
Ｆ      フランジ
Ｐ      水パイプ
Ｗ      水流
【図１】
0003117512.tif 000003
【図２】
0003117512.tif 000004
【図３】
0003117512.tif 000005
【図４】
0003117512.tif 000006